Nel cuore della città di Milano il team “mOve” del Politecnico di Milano ha investito oltre due decenni in esperimenti e ricerche sulla teoria del controllo applicata ai veicoli. Fin dalla sua nascita, ha focalizzato la sua energia sulla creazione di soluzioni avanzate destinate a migliorare le prestazioni, la stabilità e la sicurezza dei veicoli.
Guida autonoma, il percorso del gruppo mOve
Questa missione ha attirato collaborazioni industriali di alto livello con nomi come Ferrari, Lamborghini, Maserati e Pirelli, solo per citarne alcuni. Questo impegno ha concesso al gruppo milanese un posto di rilievo come pioniere nel campo dei veicoli innovativi. Dalle biciclette a pedalata assistita ai monopattini, dalle motociclette alle monoposto da corsa, il gruppo ha dimostrato la propria abilità in molteplici settori. Tuttavia, il percorso del gruppo “mOve” non si è limitato alle sfide convenzionali. A partire dal 2017, il team ha provato a plasmare il futuro della mobilità attraverso la guida autonoma e i sistemi avanzati di assistenza alla guida.
La sezione dedicata ai veicoli da corsa
Nella sezione dedicata ai veicoli da corsa, il team ha si è messo in gioco nella Indy Autonomous Challenge, una competizione internazionale di veicoli autonomi che ha radunato i cervelli più brillanti della ricerca mondiale nel campo. In un mondo in cui l’innovazione tecnologica è il motore del progresso, il gruppo di ricerca è salito in cattedra stabilendo nuovi standard per le vetture che si allontanano dalla guida tradizionale. Una scalata al successo è stata segnata da quattro vittorie: il trionfo a Las Vegas al CES 2022 e nell’edizione 2023, al Texas Motor Speedway a novembre 2022 e infine nell’Autodromo di Monza a giugno 2023 in occasione del MIMO (Milano Monza Motor Show).
In questa epopea, università di tutto il mondo si sfidano per creare piloti dall’intelligenza artificiale, mentre delle Dallara AV21 si lanciano nei circuiti d’oltreoceano e nelle curve italiane. L’obiettivo è quello di sviluppare algoritmi capaci di prendere decisioni in tempo reale, navigando tra le informazioni catturate dai sensori dell’auto per evitare collisioni e seguire la traiettoria desiderata. Inoltre, il “mOve” si erge detentore di due record mondiali: l’auto completamente autonoma più veloce del mondo, che ha sfrecciato a 309,5 km/h sulla pista di atterraggio dello Space Shuttle della NASA a Cape Canaveral, e un record di velocità in circuito a 290 km/h.
La sicurezza dei passeggeri e degli utenti delle strade
Nel mondo della guida autonoma, la priorità assoluta è la sicurezza dei passeggeri e degli utenti delle strade. Qui entra in gioco il ruolo cruciale delle piste da corsa, acceleratori dello sviluppo tecnologico, che permettono di raggiungere livelli di prestazioni prima impensabili. L’obiettivo primario è eliminare il fattore umano dal processo decisionale, consentendo al veicolo di affrontare situazioni critiche nella vita reale, sulla strada, con la stessa maestria di un esperto pilota.
Il progetto 1000 MAD
Ma c’è un altro progetto del gruppo che spicca per ambizione: “1000 MAD” (1000 Miglia Autonomous Drive). Esso rappresenta la prima sperimentazione al mondo di veicoli autonomi su strade pubbliche, coprendo un percorso di oltre 1500 chilometri e abbracciando un periodo di sperimentazione di oltre 12 mesi. Questo passo è stato possibile grazie all’autorizzazione concessa dal Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti il 6 giugno 2023, basata sul Decreto Ministeriale 70/2018 “Smart Road”. È la seconda volta nella storia del “DM70” in cui viene rilasciata un’autorizzazione e la prima volta assoluta per un contesto così variegato e impegnativo.
L’ottenimento di tale autorizzazione rappresenta già un importantissimo traguardo raggiunto dal progetto dopo quasi un anno di lavoro, in quanto consentirà di sviluppare la tecnologia della guida autonoma (ovvero tutti gli algoritmi di automazione e di Intelligenza artificiale in grado di sostituire il guidatore umano) su una enorme quantità di situazioni reali e di tipologie di strade, racchiuse nel percorso della classica 1000 Miglia.
La nuova Maserati MC20 Cielo
Il fulcro di questa rivoluzione è la nuova Maserati MC20 Cielo, un connubio magistrale tra l’eredità storica di Maserati e la tecnologia all’avanguardia. Attraverso l’impegno del gruppo di ricerca, la Cielo è stata trasformata in un autentico “robo-driver”, capace di guidare autonomamente grazie ad attuatori, sensori, computer e algoritmi di intelligenza artificiale di cui è equipaggiata.
Incoraggiando una consapevolezza tecnologica senza precedenti, il progetto “1000 MAD” è reso possibile grazie alla collaborazione con 1000 Miglia srl e al patrocinio del MOST – Centro Nazionale per la Mobilità Sostenibile. Infatti, nel periodo tra il 13 e il 17 giugno 2023, la Maserati MC20 Cielo ha attraversato l’intero percorso della leggendaria 1000 Miglia, in alcuni tratti utilizzando la modalità “auto pilot”. La Cielo ha dimostrato la sua capacità di percorrere autonomamente le strade, rispettando le leggi del Codice della Strada e gettando le basi per un futuro possibile di guida autonoma.
La guida autonoma della Cielo emerge come un vertice di sensoristica avanzata, attuatori di precisione e algoritmi sofisticati. Questo risultato è stato ottenuto grazie al lavoro dei giovani ricercatori e ricercatrici del team, costantemente guidati e ispirati dai docenti del Politecnico. Il risultato è quindi una Maserati di serie trasformata in un veicolo capace di percepire l’ambiente circostante e rispondere agli input dell’intelligenza artificiale, mantenendo la sicurezza stradale al primo posto, e una monoposto capace di superare i record di velocità mondiali.
La sensoristica avanzata
La sensoristica avanzata è composta da dispositivi che collaborano per fornire una comprensione completa dell’ambiente circostante. I Sistemi di Navigazione Inerziale (INS) costituiscono una parte vitale, determinando la posizione assoluta del veicolo. Questi sistemi integrano i dati provenienti dai ricevitori GNSS (Global Navigation Satellite System), unità IMU (Inertial Measurement Unit) e unità per la correzione RTK (Real-time Kinematic Positioning), assicurando misurazioni di elevata precisione e affidabilità immune da interferenze esterne. I LiDAR sono un’altra parte essenziale, impiegando laser per misurare la distanza tra il veicolo e gli oggetti circostanti, creando una “point cloud” tridimensionale dell’ambiente. Le telecamere convertono invece l’immagine ottica in segnali elettrici, permettendo il riconoscimento visivo. Infine, i radar misurano il tempo tra l’emissione di onde elettromagnetiche e la loro ricezione dopo il rimbalzo da un oggetto, fornendo preziose informazioni sulla presenza e la posizione degli oggetti vicini al veicolo.
Gli attuatori rivestono un ruolo centrale in questo panorama tecnologico, agendo come tramite tra l’intelligenza artificiale e l’azione fisica del veicolo. Nell’ambito di questa sperimentazione, la loro importanza diventa evidente quando si tratta di gestire sterzo, freno e acceleratore. Il sistema sterzante, alimentato da un motore collegato alla colonna di sterzo, risponde autonomamente agli input del sistema di intelligenza artificiale. La sicurezza rimane prioritaria, poiché la coppia massima del motore e i rapporti di riduzione sono calibrati con attenzione per garantire che il guidatore umano possa sempre sovrastare l’azione del sistema. Il pedale del freno è controllato da due motori in corrente continua, consentendo al co-pilota di richiedere una frenata più intensa se necessario, garantendo che il guidatore umano mantenga il pieno controllo sulla velocità e la sicurezza del veicolo. Infine, il sistema di accelerazione è gestito elettronicamente attraverso l’intercettazione e la sovrascrittura dei segnali dai potenziometri che misurano la pressione applicata al pedale dell’acceleratore, garantendo un controllo preciso.
Gli algoritmi della Cielo e della Dallara AV21
Gli algoritmi che abitano la Cielo e la Dallara AV21 sono il cervello dietro il volante, adattandosi con all’ambiente mutevole delle strade pubbliche e agli ambienti controllati e veloci come i circuiti. Il modulo di localizzazione e stima dello stato interno determina con precisione la posizione, l’assetto, la velocità e le accelerazioni di entrambi i veicoli, garantendo un’azione di guida affidabile e sicura. Il modulo di percezione elabora i dati dei sensori esterocettivi per identificare oggetti e altri utenti della strada, fornendo un quadro dettagliato dell’ambiente circostante, mentre in pista viene utilizzato per identificare la monoposto avversaria.
La pianificazione della traiettoria assicura una guida ottimale: la traiettoria globale è la strada più conveniente per raggiungere la destinazione in ambiente cittadino, mentre in pista rappresenta il percorso ideale per il massimo delle prestazioni e per minimizzare il tempo su un giro completo. Il modulo di pianificazione comprende anche il ricalcolo della traiettoria, utilizzato per evitare ostacoli su strade pubbliche e per eseguire sorpassi in circuito. Il modulo di controllo gestisce i comandi per sterzo, freno e acceleratore, seguendo la traiettoria calcolata e, nel caso della Cielo, coordinando l’interazione con il co-pilota. Il controllo della dinamica laterale assicura che il veicolo mantenga la traiettoria desiderata, considerando la curvatura del percorso e la dinamica del veicolo mentre il controllo longitudinale governa l’acceleratore e il freno per seguire il profilo di velocità desiderato. Infine, il modulo di gestione dell’interazione con il co-pilota si occupa delle transizioni tra guida autonoma e manuale, garantendo la sicurezza in ogni momento.
Ma questa è solo la prima tappa del viaggio. Il progetto “1000 MAD” guarda al futuro, con un anno di sviluppo tecnologico e perfezionamento. La vettura sarà addestrata su percorsi simili a quelli della 1000 Miglia, mettendosi alla prova su strade urbane, secondarie e autostradali. L’obiettivo finale è partecipare nuovamente alla “1000 Miglia 2024” sfidando un nuovo e inedito percorso.
Nella scia dell’innovazione è essenziale ricordare che l’elemento umano rimane comunque centrale. In questa rivoluzione, dove l’intelligenza artificiale prende il volante, un co-pilota è sempre presente, garantendo il rispetto dei requisiti di sicurezza stabiliti dal Decreto. Nella prestigiosa 1000 Miglia 2023, l’incarico di supervisore è stato affidato a una personalità d’eccezione: Matteo Marzotto, un affermato pilota le cui radici affondano nella storia della 1000 Miglia. Ha abbracciato questa sfida con coraggio, dimostrando totale fiducia nel team di giovani ricercatori del Politecnico di Milano e celebrando così il settantesimo anniversario della vittoria di suo zio Giannino alla 1000 Miglia del 1953. La fusione tra l’abilità umana e l’intelligenza artificiale è stata resa tangibile attraverso un’opera d’arte moderna chiamata “Avatar”, che funge da tangibile simbolo del passaggio di testimone tra un glorioso passato, un presente avvincente e un futuro promettente. Questa futuristica scultura è stata collocata nell’abitacolo della Maserati al posto del passeggero e ha fatto la sua eccentrica comparsa durante la presentazione dell’auto il 11 giugno scorso, suscitando l’ammirazione di tutti gli spettatori presenti.
Conclusioni
Questo viaggio rappresenta solo l’inizio di un futuro promettente, in cui scienza e tecnologia collaborano per guidare il mondo verso una nuova mobilità. Ma ciò che rende questo percorso ancora più straordinario è l’intreccio perfetto tra i due progetti chiave: la sfida dell’Indy Autonomous Challenge e l’audace “1000 MAD” (1000 Miglia Autonomous Drive). Sia che si tratti delle velocissime Dallara AV21 che sfrecciano sui circuiti, sia che si tratti della Maserati MC20 Cielo che percorre autonomamente le strade della 1000 Miglia, l’attenzione si concentra sulla sicurezza, sull’efficienza e sulla precisione.
Il team del Politecnico di Milano sta dimostrando che la ricerca e l’innovazione possono condurre a risultati straordinari quando si uniscono impegno e dedizione. Il “mOve” è un vero esempio di ciò che è possibile raggiungere quando si perseguono sogni ambiziosi con passione e determinazione.
